高中物理第十三讲力、物体的平衡知识综合运用总结

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1、第一讲力、物体的平衡§1・1常见的力1、1、1力的概念和量度惯性定律指出，一个物体，如果没冇受到其他物体作用，它就保持其相对于惯性参照系的速度不变，也就是说，如果物体相对于惯性参照系的速度冇所改变，必是由于受到其他物体对它的作用，在力学中将这种作用称为力。凡是讲到一个力的时候，应当说清楚讲到的是哪一物体施了哪一个物体的力。—个物体，受到了另一物体施于它的力，则它相对于惯性参照系的速度就要变化，或者说，它获得相对于惯性参照系的加速度，很自然以它作用于-•定的物体所引起的加速度作为力的大小的量度。实际进行力的量度的时候，用弹簧秤来测量。

2、重力由于地球的吸引而使物体受到的力，方向竖直向下，在地面附近，可近似认为重力不变（重力实际是地球对物体引力的一个分丿J,随纬度和距地面的高度而变化）弹力物体发生弹性变形后，其内部原子相对位置改变，家而对外部产生的宏观反作用力。反映固体材料弹性性质的胡克定乡二二二二二1二—>律，建立了胁强（应力）<7=4与胁变（应变）"年之间的外13I正比例关系，如图所示图1-1-1a=Ee式中E为杨氏弹性模量，它表示将弹性杆拉长一倍吋，横截面上所需的应力。弹力的大小取决丁变形的程度，弹簧的弹力，遵循胡克定律，在弹性限度内，弹簧弹力的大小少形变量（伸

3、长或压缩量）成正比。F=-kx式中x表示形变量；负号表示弹力的方向与形变的方向相反；k为劲度系数，由弹簧的材料，接触反力和儿何尺寸决定。接触反力一限制物体某些位移或运动的周围其它物TTTTG体在接触处对物体的反作用力（以下简称反力）。力实质上是一种弹性力，常见如下几类：1、柔索类（图1亠2）如绳索、皮带、链条等，其张力方位：沿柔索1指向：拉物体一般不计柔索的弹性，认为是不可伸长的。滑轮组屮，若不计摩擦与滑轮质量，同一•根绳内的张力处处相等。2、光滑面（图1-1-3）接触处的切平面这种反CJ图1-1-3方位不受力，其法向支承力图1亠4

4、销组成。在孔的轴线方向不承受作用力，其分力「方位：沿兀轴指向:待定方位:沿y轴指向：待定图中AC杆受力如图，支座B处为可动较，Z平方向不受约束，反力如图。（2）球形较链（图1亠7,图1-1-8）ill—个王碗和一个球头组成，其反力可分解为X〕方位：沿坐标轴指向：待定YZ4、固定端（图1・1・9，图1-1-10）如插入墙内的杆端，它除限制杆端移动外，制转动，需增添一个反力偶Ma.X］方位：沿坐标轴Yi指向:待定方位:平而力系作用而转向：待定图1-1-7图1-1-8摩擦力物体与物体接触时，在接触而上有一种阻止它们相对滑动的作用力称为摩擦

5、力。不仅固体与固体的接触面上有摩擦，固体与液体的接触面或固体与气体的接qA图1亠9图1・1・10入」方位：沿法线［指向：压物体3、光滑钞链物体局部接触处仍属于光滑面，但由于接触位置难于事先确定，这类接触反力的方位，除了某些情况能山平衡条件定岀外，一般按处标分量形式设定。（1）圆柱形较链（图1・1・4,图1-1-5,图1-1-6）由两个圆孔和一个圆柱触而上也有摩擦，我们上要讨论1*1体与I古I体间的摩擦。1.1.2、摩擦分为静摩擦和滑动摩擦当两个相互接触的物体之间存在相对滑动的趋势（就是说：假如它们之间的接触是“光滑的"，将发生相对滑

6、动）时，产生的摩擦力为静廉擦力，其方向与接触血上相对运动趋势的指向相反，大小视具体情况而定，由平衡条件或从动力学的运动方程解算出来，最大静摩擦力为/max="（）"式中"（）称为静摩擦因数，它取决于接触而的材料与接触而的状况等，N为两物体间的正压力。当两个相互接触的物体之间有相对滑动时，产生的摩擦力为滑动摩擦力。滑动摩擦力的方向与相对运动的方向相反，其人小与两物体间的正压力成正比。“为滑动摩擦因数，取决于接触面的材料与接触面的表面状况，在通常的相对速度范I韦I内，可看作常量，在通常悄况下，“（）与“可不加区别，两物体维持相对静止的动

7、力学条件为静摩擦力的绝对值满足

8、/

9、§Znax=小在接触物的材料和表血粗糙程度相同的条件下，静摩擦因数“0略大于动摩擦因数“o摩擦角令静摩擦因数“0等于某一角炉的正切值，即“0=务0,这个0角就称为摩擦角。在临界摩擦（将要发牛滑动状态下），fmaJN=^=ts0。支承而作用于物体的沿法线方向的弹力N与最人静摩擦力九和的合力F（简称全反力）与接触面法线方向的夹角等于摩擦角，如图1-1-11所示（图屮未画其他力）。在一般情况卜，静摩擦力/（）未达到最大值，即因此接触面反作用于物体的全反力F的作用线与而法a=aret2—线的夹角N,不会大

10、于摩擦角，即。物体不会滑动。rti此可知，运用摩擦角可判断物体是否产生滑动的条件。如图1-1-12放在平面上的物体A,用力F去推它，设摩擦角为0,推力F与法线夹角为当吋，无论F多大，也不可能推动物块A,只有时，才可能推动A。摩擦力作用